Rubbiatron

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Un Rubbiatron est un type de réacteur nucléaire sous-critique dans lequel l'énergie cinétique de particules chargées est utilisée pour entretenir la réaction. Celle-ci produit suffisamment d'énergie pour approvisionner l'accélérateur de particules, ainsi qu'une plus-value énergétique.

Histoire

Le concept du rubbiatron est attribué à Carlo Rubbia, physicien nucléaire, prix Nobel de physique et ancien directeur du CERN. Sa proposition de 1993 repose sur un synchrotron qui accélérerait des protons entre 800 MeV et 1 GeV, et une cible de thorium refroidie au plomb.

Avantages

Comparé à un réacteur conventionnel, le rubbiatron présente les avantages suivants :

• La conception sous-critique exclut tout risque d'excursion de criticité. En cas d'accident, la réaction s'arrête d'elle-même et le réacteur refroidit. Il est toutefois théoriquement possible que le réacteur fonde si le liquide de refroidissement est perdu.
• Le thorium est 4 fois plus abondant que l'uranium, éliminant ainsi les problèmes politiques et stratégiques liés à l'approvisionnement, ainsi que les coûts de la séparation isotopique. Au taux de consommation actuel, les réserves mondiales de thorium suffisent pour plusieurs millénaires d'exploitation.
• Le rubbiatron produit très peu de plutonium, ce qui réduit les risques de prolifération nucléaire. Il faut toutefois considérer la possibilité d'employer l'uranium-233 dans des armes.
• Le concept permet l'utilisation du plutonium comme carburant, ce qui permettrait d'en diminuer les réserves.
• Les produits de désintégration ont des demi-vies plus courtes que celles des produits des réacteurs classiques. Les déchets d'un rubbiatron se ramènent en 500 ans au niveau de radioactivité de la cendre de charbon.
• Le concept scientifique a déjà été validé en laboratoire. Le rubbiatron est au stade du développement de l'ingénieur, par opposition à la fusion qui demande encore des recherches théoriques fondamentales.
• En comptant les coûts de démantèlement des installations et le cycle du carburant, le rubbiatron est plus économique que les conceptions classiques.
• Un rubbiatron de petite taille peut être construit, ce qui en fait un système plus adapté aux pays dont les réseaux électriques sont peu développées.
• La sûreté du système et du transport du combustible en font une technologie adaptée aux pays en voie de développement et aux zones fortement habitées.
• Des synchrotrons assez puissants pour un rubbiatron sont déjà en service de part le monde.

Désavantages

• Le système est techniquement complexe.
• Chaque réacteur demande son propre synchrotron, ce qui est coûteux.

Principes et faisabilité

Le rubbiatron utilise un accélérateur synchrotron pour produire un faisceau de protons de haute énergie. Ceux-ci répartissent leur énergie par spallation en de multiples fragments, dont un grand nombre de neutrons. Il est possible d'utiliser un amplificateur de neutrons pour augmenter le flux neutronique (un film fin de matière fissile autour de la source [1]).

Il existe des études sur l'amplification de neutrons dans les réacteurs de type CANDU [2]. Le type CANDU est sur-critique, mais la plupart des concepts peuvent être appliqués aux réacteurs sous-critiques : les noyaux de thorium absorbent les neutrons et se désintègrent en uranium-233, un isotope fissile qui n'existe pas dans la nature. Les neutrons modérés entraînent la fission de l'uranium 233, qui produit de l'énergie.

Références

• (en) Explications détaillées, co-écrite par Rubbia (pdf disponible au serveur de documents du CERN)
• Emerging Nuclear Technologies: The Example of Carlo Rubbia's Energy Amplifier, Christoph Pistner, International Network of Engineers and Scientists Against Proliferation
• In memoriam : L'amplificateur d'énergie nucléaire de Carlo Rubbia (1993 ─ 2003) André Gsponer, critique sévère du projet